木麻黃青枯病研究進(jìn)展

木麻黃青枯病研究進(jìn)展

木麻黃是多年生樹(shù)木和灌木，分布在澳大利亞和太平洋沿岸的山脈中，垂直分布在3000米的高山上。具有耐干旱、耐潮濕、抗風(fēng)、固沙、耐鹽和生物固氮(具有內(nèi)生和外生菌根菌)的特殊功能及速生等特點(diǎn),成為重要的生態(tài)防護(hù)林和人工用材林樹(shù)種。木麻黃引種到我國(guó)已有80多年的歷史,建國(guó)以來(lái)在我國(guó)東南沿海如福建、廣東、廣西、海南以及浙江等省數(shù)千公里海岸線營(yíng)造了很多以木麻黃為主的沿海防護(hù)林帶,對(duì)防風(fēng)固沙、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障農(nóng)作物生長(zhǎng)起著很重要的作用。1951年,OrianG最早報(bào)道了毛里求斯木麻黃苗木受青枯病危害而死亡。1984年,在印度的喀拉拉(Kerala)發(fā)現(xiàn)了該病。我國(guó)于1964年首先在廣東省陽(yáng)江縣海陵島發(fā)現(xiàn),后在海南、廣西、福建[4~7]、浙江等省(區(qū))有該病發(fā)生。發(fā)病植株的小枝稀松、黃綠、凋落,枯枝枯梢增多,根系腐爛變黑,有水浸臭味,橫切約5min后就有乳白色至黃褐色的細(xì)菌膿液溢出。該病是由青枯勞爾氏菌(Ralstoniasolanacearum)引起的一種嚴(yán)重的植物土傳病害,主要發(fā)生在濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū),并呈向溫帶蔓延的趨勢(shì)。1感染條件1.1干旱、連續(xù)降雨、連續(xù)降雨、不同年份、不同坡期病害的生長(zhǎng)狀況青枯病的發(fā)生和天氣有直接的關(guān)系,據(jù)林斯明等觀察,干旱的年份病害發(fā)展較快,相反,如連續(xù)降雨,則病株死亡較慢,有些甚至逐漸恢復(fù)正常生長(zhǎng);強(qiáng)臺(tái)風(fēng)過(guò)后,樹(shù)木容易感病,而在臺(tái)風(fēng)影響較小的地區(qū),樹(shù)木感病較少。1.2木麻黃發(fā)病時(shí)間木麻黃種間抗病性有顯著差別,有些認(rèn)為,細(xì)枝雜種木麻黃比短枝木麻黃發(fā)病要低,但也有調(diào)查發(fā)現(xiàn)木麻黃發(fā)病最重,細(xì)枝木麻黃次之,粗枝木麻黃抗病。從苗期到成年樹(shù)均可發(fā)病,但成年樹(shù)的死亡速度較慢。1.3青蟲(chóng)病的發(fā)生與場(chǎng)地環(huán)境之間的關(guān)系土壤疏松、排水良好的細(xì)沙土坡地,很少發(fā)病或不發(fā)病;酸性土壤、地勢(shì)低洼、土壤板結(jié)積水的地方發(fā)病嚴(yán)重。2傳統(tǒng)分類方法木麻黃青枯病由土傳細(xì)菌青枯勞爾氏菌引起,主要發(fā)生在濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū)。青枯勞爾氏菌屬于變形菌門(mén),β變形菌綱,薄壁菌目,假單胞菌科,勞爾氏菌屬。青枯菌菌體呈短桿狀,兩端鈍圓,大小為(1.5~2.5)μm×(0.5~0.7)μm,多數(shù)無(wú)鞭毛,少數(shù)具1~3根極生鞭毛,無(wú)芽胞,無(wú)莢膜,革蘭氏陰性菌。青枯病菌的種內(nèi)變異十分豐富,青枯菌的分類對(duì)木麻黃青枯病的研究與防治大有裨益。傳統(tǒng)的分類方法多是以下兩類分類方法的結(jié)合。Buddenhagen等按寄主范圍將青枯菌分為5個(gè)生理小種:生理小種1侵染煙草、馬鈴薯、眾多茄科寄主和某些二倍體香蕉;生理小種2引起香蕉莫科病和海里康青枯病;生理小種3侵染馬鈴薯和番茄;生理小種4和5分別侵染姜和桑樹(shù)。第2類是Hayward根據(jù)不同菌株對(duì)3種雙糖(麥芽糖、乳糖、纖維二糖)和3種己醇(甘露醇、山梨醇、衛(wèi)矛醇)的氧化產(chǎn)酸能力差異將青枯菌分為5個(gè)生化型。生化型1不能氧化3種雙糖和3種己醇;生化型2只能氧化3種雙糖,不能氧化3種己醇;生化型3能氧化3種雙糖和3種己醇;生化型4只能氧化3種己醇,不能氧化3種雙糖;生化型5能氧化3種雙糖和甘露醇,不能氧化另2種己醇[10~12]。梁子超等分離了6個(gè)從華南沿海病區(qū)采集的木麻黃青枯菌,通過(guò)對(duì)致病性、浸潤(rùn)反應(yīng)、菌落特征、生化反應(yīng)及血清學(xué)特征等幾方面進(jìn)行測(cè)定,確認(rèn)其屬于青枯菌小種1、分屬于Hayward的生化型3和4、劃分為SC-1、SC-2和SC-3三個(gè)菌系。選育抗病品種之前應(yīng)先了解清楚推廣區(qū)內(nèi)病原菌的小種和菌系,才能保證篩選出來(lái)的品種具有較穩(wěn)定的抗性。3抗氧化酶系統(tǒng)分析羅煥亮等對(duì)3個(gè)不同致病的青枯菌菌株和7個(gè)不同抗病性的木麻黃無(wú)性系苗的研究得出,青枯菌對(duì)木麻黃的致病性與其在寄主根表的吸附情況和在根內(nèi)的快速增殖具有密切關(guān)系,吸附量與致病性呈負(fù)相關(guān),增殖量與致病性呈正相關(guān),脂多糖在此病理系統(tǒng)中,起著細(xì)菌識(shí)別因子的作用,胞外多糖對(duì)脂多糖進(jìn)行掩蓋,二者都是病菌致病性的重要因子[14~15]。梁子超用電導(dǎo)率方法測(cè)定各無(wú)性系幼苗的相對(duì)透性和用聚丙烯酸胺園盤(pán)凝膠電泳測(cè)定過(guò)氧化物酶同工酶的結(jié)果表明,細(xì)胞膜的相對(duì)透性和過(guò)氧化物酶同工酶的第4條譜帶的比移值與植株感病率有一定的關(guān)系,過(guò)氧化物酶同工酶的譜帶數(shù)和過(guò)氧化物酶的活性與感病率的關(guān)系不大。王軍通過(guò)用病原菌懸浮液及培養(yǎng)濾液等對(duì)木麻黃無(wú)根苗和有根苗進(jìn)行接種處理,發(fā)現(xiàn)青枯菌培養(yǎng)濾液對(duì)木麻黃具有強(qiáng)烈的致萎作用,而小苗枯萎主要是由濾液中毒性物質(zhì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生填充體堵塞導(dǎo)管所致。羅煥亮對(duì)三個(gè)致病性不同的木麻黃青枯菌產(chǎn)生的胞外酶活性測(cè)定顯示,聚半乳糖醛酸酶(果膠酶)活性在各菌株之間無(wú)明顯差別,但纖維素酶活性差別明顯,并隨菌株的致病性上升而增加,菌株致病性與酶活性具有高度正相關(guān)。4抗雜種由于青枯病是以根部傳染為主的一種維管束病害,難以用化學(xué)藥劑和一般的營(yíng)林措施進(jìn)行防治,選育和推廣抗病品種是最好的防治方法。4.1抗青枯病無(wú)性系生長(zhǎng)穩(wěn)定性的測(cè)定彭國(guó)強(qiáng)通過(guò)對(duì)701等5個(gè)木麻黃不同無(wú)性系在相同的一立地條件下進(jìn)行造林對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)701和601兩無(wú)性系的抗青枯病性能極顯著優(yōu)于其他2個(gè)無(wú)性系和對(duì)照,可以使用701和601兩抗青枯病無(wú)性系改造沿海沙灘防護(hù)林帶。鄭惠成等采用室內(nèi)盆栽人工接種篩選的方法,對(duì)青枯病嚴(yán)重發(fā)病區(qū)9個(gè)編號(hào)木麻黃優(yōu)樹(shù)家系的201個(gè)子代無(wú)性系的抗病性進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明,木麻黃優(yōu)樹(shù)家系間、家系內(nèi)的子代無(wú)性系抗病性有顯著差異。初步篩選出P7-35、P10-1、等8個(gè)無(wú)性繁殖能力強(qiáng)、生長(zhǎng)較快、樹(shù)干挺直、抗病性較強(qiáng)的木麻黃優(yōu)良無(wú)性系,可供生產(chǎn)單位推廣試用。4.2木麻黃無(wú)性系的抗性特征王軍通過(guò)6個(gè)青枯假單胞桿菌菌株對(duì)7個(gè)木麻黃無(wú)性系的交互接種試驗(yàn)表明,病害的相對(duì)強(qiáng)度在無(wú)性系與菌株間存在著顯著性差異,無(wú)性系與菌株之間的交互作用也極顯著。結(jié)果說(shuō)明在木麻黃——青枯菌病理系統(tǒng)中,同時(shí)存在著水平抗性和垂直抗性。陳炳銓用3個(gè)青枯菌菌株對(duì)7個(gè)木麻黃無(wú)性系作接種測(cè)試和菌株兔血清雙向晾脂擴(kuò)散試驗(yàn),結(jié)果表明,木麻黃無(wú)性系對(duì)青枯菌的抗性以水平抗性為主,也存在垂直抗性,3個(gè)菌株致病力順序與其來(lái)源無(wú)性系的抗病力順序相一致,菌株對(duì)來(lái)源無(wú)性系接種死亡率顯著高于其它菌株,顯示了寄主與病原物相關(guān)變異的跡象。從同一地點(diǎn)不同無(wú)性系分離的菌株,存在抗原——抗體差異,表明在高抗無(wú)性系的選擇壓力下,青枯菌可能發(fā)生變異,而形成能克服特定抗病無(wú)性系的菌株。王軍認(rèn)為木麻黃無(wú)性系對(duì)青枯假單胞桿菌的抗病性測(cè)試受到植物材料、接種條件及病級(jí)測(cè)定三方面因素的影響。在室內(nèi)以中等濃度的青枯菌液接種木麻黃無(wú)根褐梗苗是快速測(cè)定其抗性的一個(gè)可靠方法。4.3木麻黃無(wú)性系抗菌材料穩(wěn)定性的比較郭文碩等選擇經(jīng)二次人工接種后表現(xiàn)出典型的不同抗病性的4個(gè)木麻黃無(wú)性系和經(jīng)多年篩選的1個(gè)木麻黃抗病無(wú)性系,對(duì)其一年生幼苗的根、主莖和小枝進(jìn)行含水量、pH值、細(xì)胞相對(duì)滲透性及多酚類物質(zhì)含量的測(cè)定,并對(duì)各無(wú)性系小枝的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明,不同抗病性木麻黃5個(gè)無(wú)性系在含水量、pH值、細(xì)胞相對(duì)滲透性及多酚類物質(zhì)含量等均存在差異;其小枝的組織結(jié)構(gòu)無(wú)明顯差異。這些差異初步闡明了木麻黃5個(gè)無(wú)性系抗病性的機(jī)理,可作為早期測(cè)定木麻黃對(duì)青枯病抗性的參考指標(biāo)。4.4抗性植株的生物量鄭惠成對(duì)木麻黃不同抗病無(wú)性系植株的根瘤固氮活性、結(jié)瘤量、植株含氮量及生物量進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明,抗病性強(qiáng)的無(wú)性系植株結(jié)瘤量、固氮活性比抗病性差的植株高2~4倍;抗病無(wú)性系植株生長(zhǎng)高大,生物量和含氮量明顯比感病無(wú)性系植株高。5防雨5.1木麻黃植株整枝和撫育整枝的作用做好土壤消毒工作。苗圃帶菌是青枯病大范圍擴(kuò)散蔓延的主要原因。進(jìn)行無(wú)菌育苗,用無(wú)菌苗造林是降低病害流行速度和減少發(fā)病范圍的關(guān)鍵,特別是尚未發(fā)生青枯病的地區(qū)更要做好這點(diǎn)。迅速清除病株,挖去樹(shù)頭樹(shù)根。木麻黃病株體內(nèi)有大量青枯菌繁殖,特別是在根、莖部,病死后3~6個(gè)月的植株體內(nèi)仍有大量青枯菌存活。植株罹病枯死時(shí)青枯菌可從根部釋放到土壤中,所以根際周?chē)那嗫菥鷶?shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于林地其它地方的土壤,迅速把林分中的病株清除,把樹(shù)樁樹(shù)根挖掉,以減少侵染源。幼林整枝要適宜。木麻黃植株體內(nèi)的抗青枯菌物質(zhì)主要存在于小枝內(nèi),若過(guò)分剪除枝條,會(huì)使植株體內(nèi)抗菌物質(zhì)含量降低,影響抗病能力。室內(nèi)試驗(yàn)和林間調(diào)查都表明,過(guò)分剪除小枝會(huì)使抗病植株變?yōu)楦胁〉?使感病的更易罹病。因此,撫育過(guò)程中的整枝強(qiáng)度要適宜,一般不要超過(guò)樹(shù)冠高度的三分之一。保護(hù)林地上枯落小枝層。地上枯落小枝分解后,可增加土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),恢復(fù)林地肥力,但枯落小枝可能還有另一個(gè)重要作用。室內(nèi)分析結(jié)果顯示,枯落7~10d后的小枝內(nèi)仍含有一定數(shù)量的抗菌物質(zhì),它們?cè)谕寥览锟赡芤种魄嗫菥纳L(zhǎng),控制土壤中青枯菌群體數(shù)量增長(zhǎng),從而減少木麻黃受侵染的機(jī)會(huì)。5.2土壤消毒和二氯甲基甲烷農(nóng)藥直接處理植株有一定作用,且通常是施用在根部。前人有報(bào)道每株每次施25kg石灰水(含2kg石灰),連續(xù)施3次,對(duì)病害發(fā)生有一定的抑制作用。其機(jī)理是使環(huán)境偏堿性,因?yàn)榍嗫菥m宜在酸性條件下生活,而不適宜堿性環(huán)境。但使用石灰容易造成土壤板結(jié)、肥力減退,使用時(shí)應(yīng)特別注意用量。在病區(qū)土壤種植木麻黃時(shí),需要用漂白粉或福爾馬林進(jìn)行土壤消毒才能播種。其它土壤消毒劑中效果較好的有三氯硝基甲烷,即氯化苦;ATW(用阿魏樹(shù)脂,姜黃,水按1:5:10配制成的溶液);MB-C67(三溴硝基甲烷),C-17(二氯丙烯與氯化苦的合劑),威百畝,棉隆等。在苗圃中,對(duì)種子或幼苗的消毒處理可以用波爾多液。5.3防病毒5.3.1比感病品系強(qiáng)、抑菌活性高張金林等報(bào)道木麻黃組織的乙醇抽提物在瓊脂平板上,能抑制青枯菌的生長(zhǎng),抗病品系粗提物的抑菌活性均比感病品系粗提物的抑菌活性高。小枝粗提物的抑菌活性較高,莖皮層、根粗提物的次之,莖木質(zhì)部粗提物的較低。初步化學(xué)分析表明粗提物成分包括有機(jī)酸、酚類、丹寧、還原糖、黃酮類和蒽醌類等物質(zhì),其中黃酮類是主要抑菌成分。5.3.2細(xì)菌致病性測(cè)定無(wú)致病力菌株是利用病菌的近緣無(wú)致病力的種或菌系產(chǎn)生的細(xì)菌素來(lái)抑制致病菌的。而細(xì)菌素是由一種細(xì)菌的某些菌株產(chǎn)生的,大多含蛋白的抗菌物質(zhì),對(duì)致病力菌株具有殺傷作用。無(wú)致病力菌株最早成功的應(yīng)用于病害防治的例子是用放射形土壤桿菌(Agrobacteriumradiobacter)84菌株防治由根癌土壤桿菌(A.tumefaciens)引起的桃樹(shù)冠癭病。5.3.3假單胞桿菌屬和鏈霉菌屬拮抗細(xì)菌是從根際土壤中稀釋分離得到的有益微生物。目前,已報(bào)道的用于防治青枯病的拮抗細(xì)菌主要包括芽孢桿菌屬(Bacillusspp)、假單胞桿菌屬(Pseudomonasspp)和鏈霉菌屬(Streptomycesspp)等。一些學(xué)者研究了桉樹(shù)AM菌根化苗木對(duì)青枯病的抗性,發(fā)現(xiàn)AM菌對(duì)青枯病有明顯的抑菌作用,接種AM菌的桉樹(shù)可以不發(fā)病或者發(fā)病較輕,死亡率較低,而且還對(duì)桉樹(shù)生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用。5.3.4桉樹(shù)青枯病外源誘導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)利用誘導(dǎo)因子誘發(fā)植物自身的免疫反應(yīng)(主要是防御基因響應(yīng)),提高抗病能力,減輕發(fā)病程度,從而控制疾病蔓延的防治病害的策略。冉隆賢等以桉樹(shù)青枯病為對(duì)象,建立了尾葉桉抗青枯病的誘導(dǎo)系統(tǒng),探索利用芳香酸和水楊酸鈉作為外源誘導(dǎo)劑防治桉樹(shù)青枯病的可能性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)用濃度為5~10mmol水楊酸鈉淋根后,可以獲得較強(qiáng)的誘導(dǎo)效果,并以接種前5~7d處理桉樹(shù)苗的誘導(dǎo)抗病性最強(qiáng)。植株抗病性的增強(qiáng)是由于水楊酸誘導(dǎo)桉樹(shù)苗木提高抗病性的結(jié)果,而非水楊酸的直接毒性。5.3.5抗菌肽d基因缺失菌株的分離和鑒定近年來(lái),國(guó)內(nèi)分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為青枯病的防治開(kāi)拓了新的途徑。張景寧等研究報(bào)道柞蠶殺菌肽D能迅速將青枯菌菌體包圍,作用于細(xì)胞膜,造成許多小孔并進(jìn)入胞內(nèi),而后損壞的小孔形成喇叭口,細(xì)胞內(nèi)含物由此泄出胞外,導(dǎo)致菌體變成空囊而死亡。在此基礎(chǔ)上,他們將產(chǎn)生柞蠶殺菌肽D的基因?qū)腓駱?shù),并獲得了轉(zhuǎn)基因植株。將其接種青枯菌后存活率明顯提高,且發(fā)病較慢,說(shuō)明轉(zhuǎn)基因桉樹(shù)提高了其對(duì)青枯病的抗病力。之后,邵志芳等將人工合成蠶抗菌肽D基因通過(guò)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)于尾葉桉葉盤(pán),誘導(dǎo)成苗,經(jīng)卡那霉素篩選轉(zhuǎn)化子,通過(guò)胭脂堿、點(diǎn)雜交及Southern印跡雜交,證明抗菌肽D基因整合到桉樹(shù)基因中。接種青枯菌后30d存活率達(dá)43.3%,較對(duì)照區(qū)(13.3%)明顯提高,且發(fā)病較慢。進(jìn)一步說(shuō)明轉(zhuǎn)基因桉樹(shù)提高了其對(duì)青枯病的抗病力。6青枯病的防治由于青枯菌廣泛的宿主,獨(dú)特的致病機(jī)理,強(qiáng)的變異能力以及無(wú)宿主情況下的存活能力,青枯病的防治一直是植物病害防治的難題。林木青枯病的防治不同于農(nóng)作物青枯病,輪作、深溝高畦、強(qiáng)劑量噴施農(nóng)藥等可以用于農(nóng)作物的防治方法在林木防治方面行不通或不現(xiàn)實(shí),樹(shù)木發(fā)達(dá)的維管系統(tǒng)以及多年生特征都提高了林木青枯病的防治難度。雖然選育和推廣抗病品種是最好的防治方法,但在抗性植株的獲得上,除抗性植株篩選方法上的困難外,另一方面還在于所選抗性植株往往只對(duì)青枯菌的某一小種或某一生化型起作用,加之青枯菌在自然環(huán)境中易于變異,從而使得抗性植株無(wú)法以一種基因型維持下去。因此,到目前為止對(duì)青枯病的防治,還不應(yīng)是單一的某一種方法的作用。在木麻黃青枯病的防治上可參考其他木本植物如桑樹(shù)、桉樹(shù)、油橄欖等的防治方法。青枯病作為一種在世界范圍內(nèi)分布廣泛,能侵染多種植物的病害,應(yīng)繼續(xù)深入對(duì)其研究,為青枯病的檢測(cè)與防治尋找最佳著力點(diǎn)。從我國(guó)林木染病情況來(lái)看,外來(lái)引進(jìn)樹(shù)種感染青枯病的幾率很大,這就要求我們?cè)跇?shù)種引進(jìn)時(shí)充分考慮氣候、立地等多方面的因素,重視種源在我國(guó)的適應(yīng)性。林木青枯病的檢測(cè)要充分利用血清學(xué)與分子生物學(xué)的方法,把在實(shí)驗(yàn)室形成的技術(shù)進(jìn)一步開(kāi)發(fā),使得程序、設(shè)備